mcs-51单片机应用教程

第 11章 A/D、 D/A转换器的应用11.1 8位 A/D转换器 ADC0809的应用11.2 12位 A/D转换器 AD574A的应用11.3 串行 A/D转换器 MAX1247的应用11.4 8位 D/A转换器 DAC0832的应用11.5 串行 D/A MAX525的应用11.6 8位 A/D、 D/A转换器 PCF8591的应用1. 实训目的掌握 A/D转换器 ADC0809的原理及基本性能指标掌握 ADC0809与单片机的接口方法及编程方法2. 功能设计设计由单片机与 A/D转换器 ADC0809构成的数据采集系统，使其依次采集 8路模拟量，经 0809进行A/D转换后保存在内部 RAM的 60H 67H单元。采用中断方式进行数据处理。11.1 8位 A/D转换器 ADC0809的应用3. 背景知识在单片机实时控制和智能仪表等应用系统中，被控或被测对象往往是一些连续变化的模拟量，如温度、流量、速度等物理量。这些模拟量必须转换为数字量才能输入计算机进行处理。 ADC0809是专用A/D（ 模 /数）集成芯片，在单片机应用系统中作为输入通道。一个简单的单片机测控系统框如图 11-1所示。 图 11-1 单片机测控系统框图A/D转换器形式很多，按 A/D转换器输入模拟量的极性分类，可分为单极型和双极型两种；按 A/D转换器的数字量输出方式分类，可分为并行方式、串行方式及串 /并行方式；按 A/D转换器的转换原理分类，可分为积分型、逐次逼近型和并行转换型。（ 1） 关于 ADC0809ADC0809是一个典型的逐次逼近型 8位 A/D转换器。它由 8路模拟开关、 8位 A/D转换器、三态输出锁存器及地址锁存译码器等组成。它允许 8路模拟量分时输入，转化后的数字量输出是三态的（总线型输出），可以直接与单片机数据总线相连接。 ADC0809采用 +5V电源供电，外接工作时钟。当典型工作时钟为 500kHz时，转换时间约为 128s。（ 2） ADC0809的引脚说明 ADC0809引脚如图 11-2所示。图 11-2 ADC0809引脚图IN0 IN7 8路模拟通道输入端。D0 D7 8位数字量输出端。VREF（ +）、 VREF（） 正、负参考电压输入端。CLOCK 时钟输入端，时钟最高允许频率为 640kHz。START 转换启动信号，高电平有效。ADDA、 ADDB、 ADDC 模拟通道选择端。通道与地址对应关系见表 11-1所示。（见书 192页）ALE 地址锁存信号。高电平时，将三位地址信号送入地址锁存器，经译码选择相应的模拟输入通道。使用时该信号可以和 START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动 A/D转换。EOC A/D转换结束信号，此信号常被用来作为中断请求信号。OE 允许输出信号。当 OE端为电平上升沿时，输出锁存器将转换结果送到数据线，供单片机读取。VCC 电源。GND 电源地。4. 硬件原理与资源分配硬件原理图如图 11-3所示。图 11-3 ADC0809与单片机的连接（ 1） 时钟信号 由于 0809无片选端，因此电路增加了或非门74LS02及译码器 74LS138， 以便对 0809进行读 /写控制。单片机采用 6MHz的晶振， ALE输出 6MHz/s时钟信号，经 74LS74触发器 2分频，得到 500kHz的时钟信号，与 0809的时钟端 CLK相连。（ 2） 通道选择三位通道选择端 ADDA、 ADDB、 ADDC与数据线 P0口的低三位 P0.0、 P0.1、 P0.2相连，用数据线进行通道选择，由 P0.0、 P0.1、 P0.2三位决定选择哪一通道。也可以用地址线选择通道。（ 3） 0809的启动 0809的启动端 START、 地址锁存端 ALE均为高电平有效。将 START与 ALE端连在一起，与 74LS02的输出端相连。或非门 74LS02的两个输入端 WR 和 Y0均为低电平时，其输出为高电平。当译码器 74LS138的 3个输入端 P2.7、 P2.6和P2.5为 0时， Y0为低电平，执行外部 I/O口写操作时， WR 为低电平。执行下列操作将启动 0通道转换： MOV A， #00H ;数据线低 3位为 0， 选择 0通道MOV DPTR， #1FFFH ;P2.7、 P2.6、 P2.5均为 0， Y0为 0MOVXDPTR， A ;执行外部 I/O口 写操作时 WR 为低电平（ 4） 转换数据的读取当转换结束时， EOC端输出高电平。可用查询或中断的方法进行数据读取处理。输出允许 OE端为高电平， 8位转换数据 D0 D7输出到数据线上。只有译码器输出 Y0和 RD同时为低电平时， OE端才为高电平。执行外部 I/O口读操作 RD为低电平。执行下列操作将读取转换数据： MOV DPTR， #1FFFH ;P2.7、 P2.6、 P2.5均为 0， Y0为 0MOVXA， DPTR ;执行外部 I/O口读操作 时 RD为低电平（ 5） 转换结束标志 EOC转换结束标志 EOC端经反向器与单片机的 INT0相连，即转换一旦结束，外部中断 0则申请中断。资源分配：R0: 数据指针R2: 通道计数器内部 RAM的 40H以后的若干单元数据堆栈区内部 RAM的 60H 67H单元： 存放 8个转换数据5. 参考程序ORG 0000H ;CPU起始地址AJMPMAIN ;跳转到主程序ORG 0003H ;外部中断 0入口地址AJMPJINT0 ;跳转到外部中断 0处 理程序MAIN： NOP ;主程序段MOV SP， #40H ;设定堆栈MOV R0， #60H ;设置数据存储区首 地址MOV R2， #00H ;选通道 0MOV A， R2MOV DPTR， #1FFFH ;初始化ADC0809SETB IT0 ;设定外部中断 0为边 沿触发SETB EX0 ;EX0=1（ 开放外部 中断 0）SETB EA ;开总中断，EA=1 （ 开放总中断）LOOP1： MOVX DPTR， A ;启动 0809 MOVX DPTR， A ;再启动 0809LOOP2： RETI ;中断返回END6. 总结与提高本节所介绍的程序采用中断方式读取 A/D转换值，读者还可以用查询法（查询 P3.2） 或者用软件延时法（延时 128s以上）来编制采集程序。在实际单片机应用系统中，对于模拟信号变化较快的场合需要增加采样保持器。对于一般传感器输出的模拟信号还要经过调理电路处理成标准信号，才能输入A/D转换器。1. 实训目的掌握 12位 A/D转换器 AD574A的工作原理及基本性能指标掌握 A/D转换器 AD574A与单片机的接口技术及编程方法11.2 12位 A/D转换器 AD574A的应用2. 功能设计设计单片机与 12位 A/D转换器 AD574组成的数据采集系统，编写 AD574的数据采集程序。 A/D转换后的 12位数字量存入内部 RAM区 60H和 61H单元，61H单元存放低 4位。3. 背景知识AD574A是美国 AD公司研制的 12位逐次逼近型A/D转换器，适合在高精度和快速采样系统中应用。（ 1） 主要特点 内部集成有转换时钟、参考电压源和三态输出锁存器。 转换时间为 25s。 输入模拟电压可以为单极性也可以为双极性，单极性输入时电压为 0 +10V或 0 +20V； 双极性输入时电压为 -5 +5V或 -10 +10V。 转换位数可以设定为 8位，也可以设定为 12位。（ 2） AD574A的引脚AD574A的引脚如图 11-4所示。图 11-4 AD574A的引脚图 模拟量输入10VIN 10V量程的模拟电压输入线。单极性时为 0 10V， 双极性时为 -5 +5V。20VIN 20V量程的模拟电压输入线。单极性时为 0 20V， 双极性时为 -10 +10V。AC 模拟电压公共地线。 数字量输出DB11 DB0 12位数字量输出线， DB11为最高位。DC 数字量接地线，常和 AC相连后接地。 控制线CS 片选线，低电平有效。CE 片选使能线，高电平有效。和 CS共同用于片选控制。当 CS为 0， CE为 1时，选中本片工作；否则本片处于禁止状态。R/C 读出 /转换控制输入线。若 R/C为 0，则本片启动工作；若使 R/C为 1，则本片处于允许读出数字量状态。A0 地址线。用来启动 A/D转换。12/8 决定进行 12位转换还是 8位 A/D转换。STS 转换状态输出线。 STS为高电平，表示AD574A正处于 A/D转换状态，若 STS变为低电平，则 A/D转换完成。因此，在实用中 STS线可供 CPU查询，也可作为 MCS-51的外中断请求输入线。控制功能见表 11-2。（见书 195页） 测试 /调零线REF IN 内部解码网络所需参考电压输入线。RE